JP2014110268A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ソルダーレジスト層の開口部内の引出配線に断線が発生しにくい配線基板を提供すること。
【解決手段】上面中央部に半導体素子Ｓが搭載される搭載部１ａを有する絶縁基板１と、絶縁基板１上における搭載部１ａの外周部に、半導体素子Ｓの外周辺に沿って並設された多数の半導体素子接続パッド５と、絶縁基板１上を半導体素子接続パッド５から搭載部１ａの中央部側に向けて延在する引出配線６と、絶縁基板１の上面に被着されており、半導体素子接続パッド５を露出させるとともに内周辺３ａｉが引出配線６を横切る開口部３ａを有するソルダーレジスト層３とを具備して成る配線基板１０であって、ソルダーレジスト層３は、開口部３ａよりも搭載部１ａの中央部側に、引出配線６を横切る補助開口部３ｃが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体素子を搭載するために用いられる配線基板に関するものである。

従来、下面外周部に電極端子がペリフェラル配置された半導体素子をフリップチップ接続により搭載する配線基板が知られている。このような従来の配線基板２０の例を図４（ａ），（ｂ）に示す。従来の配線基板２０は、絶縁基板１１と配線導体１２とソルダーレジスト１３とを有している。なお、図４（ｂ）においては、絶縁基板１１上面の配線導体１２のうち、ソルダーレジスト層１３で覆われている部分を破線で示している。

絶縁基板１１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成り、その上面中央部に半導体素子Ｓを搭載するための搭載部１１ａを有している。また、絶縁基板１１の上面から下面にかけては多数のスルーホール１４が形成されている。

配線導体１２は、銅箔や銅めっき層から成り、絶縁基板１１の上面の搭載部１１ａからスルーホール１４内壁を介して絶縁基板１１の下面に導出している。絶縁基板１１の上面の配線導体１２は、搭載部１１ａの外周部に多数の半導体素子接続パッド１５を有している。これらの半導体素子接続パッド１５は、半導体素子Ｓの外周辺に沿って２列の並びで配置されている。さらに、各半導体素子接続パッド１５には引出配線１６が接続されている。内側の列の半導体素子接続パッド１５に接続された引出配線１６は搭載部１１ａの中央部側に延びており、外側の列の半導体素子接続パッド１５に接続された引出配線１６は搭載部１１ａの外側に延びている。また、絶縁基板１１の下面の配線導体１２は、多数の外部接続パッド１７を有している。これらの外部接続パッド１７は絶縁基板１１の下面に格子状の並び配置されている。そして、半導体素子接続パッド１５と外部接続パッド１７とは、対応するもの同士が引出配線１６およびスルーホール１４内の配線導体１２を介して互いに電気的に接続されている。

ソルダーレジスト層１３は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成り、絶縁基板１１の上下面に被着されているとともにスルーホール１４内に充填されている。ソルダーレジスト層１３には、絶縁基板１１の上面側において半導体素子接続パッド１５およびこれに接続された引出配線１６の一部を露出させる開口部１３ａが形成されている。開口部１３ａは、内外２列の半導体素子接続パッド１５およびこれらに接続された引出配線１６の一部を一括して露出させるように搭載部１１ａの外周部に沿った方形枠状をしている。また、ソルダーレジスト層１３には、絶縁基板１１の下面側において外部接続パッド１７を露出させる開口部１３ｂが形成されている。開口部１３ｂは、各外部接続パッド１７を個別に露出させる円形をしている。

そして、この従来の配線基板２０によれば、図５に示すように、搭載部１１ａ上に半導体素子Ｓを、その各電極端子Ｔと対応する半導体素子接続パッド１５とが向かい合うようにして配置するとともに電極端子Ｔと半導体素子接続パッド１５とを半田を介して接続し、しかる後、配線基板２０と半導体素子Ｓとの間に球状シリカ等の無機絶縁物フィラーが分散された熱硬化性樹脂から成る封止樹脂Ｕを注入するとともに熱硬化させることにより、半導体素子Ｓが搭載部１１ａ上に実装されることとなる。

しかしながら、近時、半導体素子Ｓは、その集積度が高くなるとともに外形サイズも１０数ｍｍ角と大きなものが現れてきている。このように高集積化された半導体素子Ｓにおいては、電極端子Ｔの大きさも直径３０μｍ以下と小さくなっている。そのため、電極端子Ｔが接続される半導体素子接続パッド１５およびこれに接続される引出配線１６の幅も３０μｍ以下と細いものになってきている。そして、このような高集積化され、かつ外形サイズの大きな半導体素子Ｓを配線基板２０に実装すると、図６に示すように、ソルダーレジスト層１３の熱膨張係数と封止樹脂Ｕの熱膨張係数の差に起因して発生する熱応力によって、ソルダーレジスト層１３の開口部１３ａ内周辺とこれに接する封止樹脂Ｕとの間にクラックＣが発生してしまうことがある。これは球状シリカ等の無機絶縁フィラーを多く含む封止樹脂Ｕの熱膨張係数がソルダーレジスト層１３の熱膨張係数よりも小さくなっていることによる。そのため、封止樹脂Ｕを熱硬化させる温度から室温に下がる際にソルダーレジスト層１３の方が、封止樹脂Ｕよりも大きく収縮しようとし、その応力がソルダーレジスト層１３の開口部１３ａ内周辺とこれに接する封止樹脂Ｕとの間に集中するためである。

ソルダーレジスト層１３の開口部１３ａ内周辺とこれに接する封止樹脂Ｕとの間にクラックＣが発生した場合、半導体素子Ｓが作動時に発生する熱が配線基板２０に繰り返し加えられると、そのクラックＣが下方に進行してしまう。そして、このクラックＣの下方に引出配線１６が位置していると、クラックＣが引出配線１６にまで進行し、ついにはその引出配線１６に断線をもたらせてしまう。この断線は、引出配線１６の幅が３０μｍ以下と細い場合に顕著に発生する。

特開２００７−２２７７０８号公報

本発明の課題は、ソルダーレジスト層の開口部内周辺とこれに接する封止樹脂との間に発生する熱応力をソルダーレジスト層の開口部内周辺が横切る引出配線上において有効に分散させることにより、引出配線に断線が発生しにくい配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、上面中央部に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基板と、該絶縁基板上における前記搭載部の外周部に、前記半導体素子の外周辺に沿って並設された多数の半導体素子接続パッドと、前記絶縁基板上を前記半導体素子接続パッドから前記搭載部の中央部側に向けて延在する引出配線と、前記絶縁基板の上面に被着されており、前記半導体素子接続パッドを露出させるとともに内周辺が前記引出配線を横切る開口部を有するソルダーレジスト層とを具備して成る配線基板であって、前記ソルダーレジスト層は、前記開口部よりも前記搭載部の中央部側に、前記引出配線を横切る補助開口部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、ソルダーレジスト層は、半導体素子接続パッドから搭載部の中央部に向けて延在する引出配線を横切る開口部よりも搭載部の中央部側に、引出配線を横切る補助開口部が形成されていることから、ソルダーレジスト層の開口部内周辺とこれに接する封止樹脂との間に発生する熱応力を補助開口部により有効に低減させることができ、それにより、引出配線に断線が発生しにくい配線基板を提供することができる。

図１は、本発明の配線基板における実施形態の一例を示す概略断面図および概略上面図である。 図２は、図１に示す配線基板に半導体素子を実装した状態を示す概略断面図である。 図３は、図１に示す配線基板の要部拡大概略上面図である。 図４は、従来の配線基板を示す概略断面図および概略上面図である。 図５は、図４に示す配線基板に半導体素子を実装した状態を示す概略断面図である。 図６は、図４に示す配線基板における問題点を説明するための要部概略断面図である。

次に、本発明の配線基板について、図１〜図３を基にして説明する。図１（ａ），（ｂ）に本発明の配線基板１０の実施形態の一例を示す。本例の配線基板１０は、主として絶縁基板１と配線導体２とソルダーレジスト層３とから構成されている。なお、図１（ｂ）においては、絶縁基板１上面の配線導体２のうち、ソルダーレジスト層３で覆われている部分を破線で示している。

絶縁基板１は、例えばガラスクロス基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた厚みが３０〜２００μｍ程度の単層または多層の絶縁層を熱硬化させた樹脂系電気絶縁材料から成り、その上面中央部に半導体素子Ｓを搭載するための搭載部１ａを有している。また、絶縁基板1には、その上面から下面にかけて直径が５０〜３００μｍ程度のスルーホール４が形成されている。

配線導体２は、銅箔や銅めっき層から成り、絶縁基板１の上面の搭載部１ａからスルーホール４内壁を介して絶縁基板１の下面に導出している。配線導体２の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。絶縁基板１の上面の配線導体２は、搭載部１ａの外周部に多数の半導体素子接続パッド５を有している。各半導体素子接続パッド５の大きさは幅が１０〜３０μｍ程度、長さが２０〜６０μｍ程度である。これらの半導体素子接続パッド５は、半導体素子Ｓの外周辺に沿って２列の並びで配置されている。さらに、各半導体素子接続パッド５には引出配線６が接続されている。引出配線６の幅は半導体素子接続パッド５との接続部で１０〜３０μｍ程度である。内側の列の半導体素子接続パッド５に接続された引出配線６は搭載部１ａの中央部側に延びており、外側の列の半導体素子接続パッド５に接続された引出配線６は搭載部１ａの外側に延びている。また、絶縁基板１の下面に配線導体２は、多数の外部接続パッド７を有している。外部接続パッド７の直径は２００〜５００μｍ程度である。これらの外部接続パッド７は絶縁基板１の下面に格子状の並び配置されている。そして、半導体素子接続パッド５と外部接続パッド７とは、対応するもの同士が引出配線６およびスルーホール４内の配線導体２を介して互いに電気的に接続されている。

ソルダーレジスト層３は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成り、絶縁基板１の上下面に被着されているとともにスルーホール４内に充填されている。ソルダーレジスト層３の厚みは絶縁基板１の上下面に被着された部分で２０〜４０μｍ程度である。ソルダーレジスト層３には、絶縁基板１の上面側において半導体素子接続パッド５およびこれに接続された引出配線６の一部を露出させる開口部３ａが形成されている。開口部３ａは、内外２列の半導体素子接続パッド５およびこれらに接続された引出配線６の一部を一括して露出させるように搭載部１ａの外周部に沿った方形枠状をしている。なお、開口部３ａから露出する引出配線６の幅は１０〜３０μｍ程度、長さは２０〜６０μｍ程度である。また、ソルダーレジスト層３には、絶縁基板１の下面側において外部接続パッド７を露出させる開口部３ｂが形成されている。開口部３ｂは、各外部接続パッド７を個別に露出させる円形をしている。

そして、この配線基板１０によれば、図２に示すように、搭載部１ａ上に半導体素子Ｓを、各電極端子Ｔと対応する半導体素子接続パッド５とが向かい合うようにして配置するとともに電極端子Ｔと半導体素子接続パッド５とを半田を介して接続し、しかる後、配線基板１０と半導体素子Ｓとの間に球状シリカ等の無機絶縁物フィラーが分散された熱硬化性樹脂から成る封止樹脂Ｕを注入するとともに熱硬化させることにより、半導体素子Ｓが搭載部１ａ上に実装されることとなる。

ところで本例の配線基板１０においては、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ソルダーレジスト層３は、開口部３ａよりも搭載部１ａの中央部側に、引出配線６を横切る補助開口部３ｃが形成されている。補助開口部３ｃは、開口部３ａの各内周辺３ａｉに沿って形成されており、その両端部が開口部３ａと繋がっている。補助開口部３ｃの幅は２０〜２００μｍ程度であり、開口部３ａの内周辺３ａｉよりも２０〜２００μｍ程度離間して形成されている。このような補助開口部３ｃが形成されていることにより、図３（ａ），（ｂ）に示すように、搭載部１ａに半導体素子Ｓを実装後、ソルダーレジスト層３の開口部３ａの内周辺３ａｉとこれに接する封止樹脂Ｕとの間に発生する熱応力を、補助開口部３ｃにより分断して低減させることができる。したがって、それにより引出配線６に断線が発生しにくい配線基板１０を提供することができる。

なお、内側の列の半導体素子接続パッド５から搭載部１ａの中央部側に延びる引出配線６は、補助開口部３ｃでの幅Ｗ２を開口部３ａでの幅Ｗ１よりも１０μｍ以上広いものとしておくと、補助開口部３ｃにおいて引出配線６に加えられる熱応力Ｆが大きなものであったとしても、補助開口部３ｃ内での引出配線６の断線を有効に防止することができる。したがって、内側の列の半導体素子接続パッド５から搭載部１ａの中央部側に延びる引出配線６は、補助開口部３ｃでの幅Ｗ２を開口部３ａでの幅Ｗ１よりも１０μｍ以上広いものとしておくことが好ましい。

１ 絶縁基板
１ａ 搭載部
２ 配線導体
３ ソルダーレジスト層
３ａ ソルダーレジスト層の開口部
３ｃ ソルダーレジスト層の補助開口部
３ａｉ ソルダーレジスト層の開口部の内周辺
５ 半導体素子接続パッド
Ｓ 半導体素子

Claims (2)

1. 上面中央部に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基板と、該絶縁基板上における前記搭載部の外周部に、前記半導体素子の外周辺に沿って並設された多数の半導体素子接続パッドと、前記絶縁基板上を前記半導体素子接続パッドから前記搭載部の中央部側に向けて延在する引出配線と、前記絶縁基板の上面に被着されており、前記半導体素子接続パッドを露出させるとともに内周辺が前記引出配線を横切る開口部を有するソルダーレジスト層とを具備して成る配線基板であって、前記ソルダーレジスト層は、前記開口部よりも前記搭載部の中央部側に、前記引出配線を横切る補助開口部が形成されていることを特徴とする配線基板。
2. 前記引出配線は、前記補助開口部での幅が前記開口部での幅よりも広くなっていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。

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